通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告調(diào)頻接收機(jī)

..>課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)：通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)摘要本次課程設(shè)計(jì)，其目的是得到一個(gè)簡(jiǎn)易的調(diào)頻接收機(jī)。所謂調(diào)頻接收機(jī)，是指將所要接收的電臺(tái)在調(diào)諧電路里調(diào)好以后，經(jīng)過(guò)電路本身的作用，就變成另外一個(gè)預(yù)先確定好的頻率，然后再進(jìn)展放大和檢波。這個(gè)固定的頻率，是由差頻的作用產(chǎn)生的。在調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)將其分為選頻網(wǎng)絡(luò)、高頻放大、變頻、解調(diào)、低放和低頻功放六個(gè)局部。但是在設(shè)計(jì)時(shí)必須全面考慮，妥善處理一些相互牽制的矛盾，特別要抓住主要矛盾〔穩(wěn)定性、選擇性、失真等〕，才能使得接收機(jī)有較好的指標(biāo)。接收機(jī)能夠大大提高接收機(jī)的增益、靈敏度和選擇性。提高了動(dòng)手能力，穩(wěn)固已學(xué)的理論知識(shí)，能建立無(wú)線(xiàn)電調(diào)頻接收機(jī)的整機(jī)概念，了解調(diào)頻接收機(jī)整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算調(diào)頻接收機(jī)的單各元電路。關(guān)鍵詞：調(diào)頻;混頻;鑒頻目錄TOC\o"1-2"\h\u79421設(shè)計(jì)任務(wù)1217001.1調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 172291.2設(shè)計(jì)思路 2127742調(diào)頻接收機(jī)系統(tǒng)原理分析 3312632.1調(diào)頻原理 3312632.2調(diào)頻接收機(jī)原理 4312633設(shè)計(jì)內(nèi)容 5239493.1高頻小信號(hào)放大電路 5143083.1.1工作原理 5143083.1.2高頻小信號(hào)放大電路圖及仿真圖 5143083.2本地振蕩回路 7143083.2.1工作原理 7143083.2.2本地振蕩電路圖及仿真圖 7123253.3混頻電路 8143083.3.1工作原理 8143083.3.2一次混頻原理圖及仿真圖 9128033.4二次混頻 10143083.4.1原理圖及仿真圖 1011064——雙失諧回路 11110643.5.1工作原理 11110643.5.2鑒頻電路圖及仿真圖 12110643.6低頻放大電路 134390完畢語(yǔ) 1431263參考文獻(xiàn) 1531263附錄 16..>1設(shè)計(jì)任務(wù)調(diào)頻接收機(jī)經(jīng)歷了電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路四個(gè)階段，他們的原理框圖大同小異。對(duì)于超外差接收機(jī)，由接收天線(xiàn)、高頻帶通濾波器、高頻放大器、本振、混頻、陶瓷濾波器、包絡(luò)檢波器、低放及功放還有聲器等組成。接收機(jī)可以承受到的無(wú)線(xiàn)電波的頻率范圍稱(chēng)為接收機(jī)的工作頻率范圍或波段覆蓋。接收機(jī)的工作頻率必須與發(fā)射機(jī)的工作頻率相對(duì)應(yīng)。如調(diào)頻播送收音機(jī)的頻率范圍為88～108MH，是因?yàn)檎{(diào)頻播送收音機(jī)的工作范圍也為88～108MHz。在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制〔如調(diào)制頻率f=1kHz、頻偏△fm=5kHz或25kHz、50kHz、75kHz〕條件下，使接收機(jī)輸出端為額定音頻功率和規(guī)定信噪比的輸入信號(hào)電平，稱(chēng)為靈敏度。承受的輸入信號(hào)電平越小，靈敏度越高。調(diào)頻播送收音機(jī)的靈敏度為50μV。接收機(jī)6dB帶寬和帶外的抑制能力稱(chēng)為中額選擇性，一般調(diào)頻收音機(jī)的中頻6dB帶寬為±100kHz,±200kHz處的帶寬抑制能力應(yīng)大于40dB，手機(jī)中頻6dB帶寬為±5kHz，±10kHz處的帶寬抑制能力應(yīng)大于40dB。接收機(jī)對(duì)輸入信號(hào)為本機(jī)中頻信號(hào)fi的抑制能力稱(chēng)為中頻抑〔IFR〕IFR=20㏒(VIF/VS)，式中VS是輸入靈敏度電平，VIF是使輸出功率為額定值的輸入中頻信號(hào)電平，單位用dB〔分貝〕表示dB數(shù)越高，中頻抑制能力越強(qiáng)。頻率fj比本振頻頻率高一個(gè)中頻fi，它與本振頻率fo之差仍等于中頻fI，fj=fo+fi=fs+2fi，fs是接收機(jī)工作頻率。5．音頻響應(yīng)接收機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制〔如調(diào)制頻率fΩ=1kHz、頻偏△fm=5kHz或25kHz、50kHz、75kHz〕和標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)電平〔如靈敏度或兩倍靈敏度〕下音頻輸出電平和調(diào)制頻率的輸出關(guān)系，稱(chēng)音頻響應(yīng)。6．額定輸出功率接收機(jī)的負(fù)載上獲得的規(guī)定的〔由接收機(jī)指標(biāo)規(guī)定〕不失真〔或非線(xiàn)性系統(tǒng)為給定值時(shí)〕功率，稱(chēng)額定輸出功率。本次設(shè)計(jì)的根本要求是：工作頻率；輸出功率；3、靈敏度為。1.2設(shè)計(jì)思路根據(jù)此次課程設(shè)計(jì)的要求，我設(shè)計(jì)的是一個(gè)簡(jiǎn)易的調(diào)頻接收機(jī)。整個(gè)電路由五局部組成，分別為高頻放大、混頻、本振、鑒頻和低頻放大。其中中頻局部由二次混頻得到?！?〕高頻放大：高頻放大器是用來(lái)放大高頻信號(hào)的器件〔在接收機(jī)中，高放所放大的對(duì)象是已調(diào)信號(hào)，它除載頻信號(hào)外還有邊頻分量〕。根據(jù)高放的對(duì)象是載頻信號(hào)這一情況，一般采用管子做放大器件，而且并聯(lián)諧振回路作為負(fù)載，讓信號(hào)諧振在信號(hào)載頻〔假設(shè)有邊頻分量，便要設(shè)計(jì)回路的通頻帶能通過(guò)邊頻，使已調(diào)信號(hào)不失真〕。這樣做的好處是：a.回路諧振能抑制干擾；b.并聯(lián)回路諧振時(shí)，其阻抗很大，從而可輸出很大的信號(hào)?！?〕本振：本振電路用LC諧振回路來(lái)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的本地振蕩頻率，將這個(gè)穩(wěn)定的諧振頻率與高頻放大輸出信號(hào)混頻，得到一個(gè)中頻信號(hào)?！?〕混頻：混頻是將高頻放大信號(hào)和本振信號(hào)混合，輸出一個(gè)中頻信號(hào)，在調(diào)頻電路中，本振信號(hào)必須是獨(dú)立的，這是與調(diào)幅電路最大的一個(gè)區(qū)別?；祛l電路是一種典型的頻譜搬移電路，可以用相乘器和帶通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)這種搬移。〔4〕鑒頻：在本次設(shè)計(jì)中采用的是斜率鑒頻器。〔5〕低放：一般從鑒頻器輸出的信號(hào)都比擬小，為了得到我們所需的信號(hào)，必須將輸出信號(hào)進(jìn)展放大。一般采用三極管放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是音頻信號(hào)，所以采用運(yùn)算放大器效果比擬好。2調(diào)頻接收機(jī)系統(tǒng)原理分析2.1調(diào)頻原理調(diào)頻〔FM〕就是用高頻載波信號(hào)的頻率來(lái)裝載音頻信號(hào)，即用音頻信號(hào)〔調(diào)制信號(hào)〕來(lái)調(diào)制高頻載波信號(hào)的頻率，從而使原為等幅恒頻的高頻載波信號(hào)的頻率隨著調(diào)制信號(hào)的幅度而變化，但其幅值不變〔如圖1所示〕。頻率被音頻信號(hào)調(diào)制過(guò)的高頻信號(hào)叫已調(diào)頻信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)頻信號(hào)。調(diào)幅信號(hào)和調(diào)頻信號(hào)統(tǒng)稱(chēng)為已調(diào)制信號(hào)，或簡(jiǎn)稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)。圖1調(diào)頻波天線(xiàn)承受到的高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)輸入調(diào)諧回路選頻為f1，再經(jīng)高頻放大器放大，進(jìn)入混頻器；本機(jī)振蕩器輸出的另一高頻信號(hào)f2亦進(jìn)入混頻器，則混頻器的輸出為含有f1、f2、(f1＋f2)、(f2-f1)等頻率分量的信號(hào)?；祛l器的輸出接有選頻回路，選出中頻信號(hào)(f2-f1)，再經(jīng)中頻放器放大，獲得足夠高的增益，然后經(jīng)過(guò)鑒頻器解調(diào)出低頻調(diào)制信號(hào)，再由低頻功放級(jí)放大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。從天線(xiàn)承受到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)混頻初成為固定的中頻f2-f1，故成為超外差式接收機(jī)。這種接收機(jī)的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比擬穩(wěn)定。圖2為本次設(shè)計(jì)的調(diào)頻接收機(jī)的根本原理框。圖2調(diào)頻接收機(jī)根本原理框圖3設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1高頻小信號(hào)放大電路高頻放大器是用來(lái)放大高頻信號(hào)的器件，高頻放大器與低頻相比擬，它的工作頻率高，但整個(gè)工作頻帶寬度比擬窄。在接收機(jī)中，高頻放大器放所放大的對(duì)象是已調(diào)信號(hào)，它除載頻信號(hào)外還有邊頻分量。根據(jù)高放的對(duì)象是載頻信號(hào)這一情況，一般采用晶體管做放大器件，而且用并聯(lián)諧振回路作為負(fù)載，讓信號(hào)諧振在信號(hào)載頻。對(duì)于高頻小信號(hào)放大器來(lái)說(shuō)，由于信號(hào)小，可以認(rèn)為它工作在晶體管的線(xiàn)性范圍內(nèi)。允許把晶體管看成線(xiàn)性元件，可以看成有源線(xiàn)性四端網(wǎng)絡(luò)。對(duì)高放的主要要求是:(1)工作穩(wěn)定：放大器可能會(huì)產(chǎn)生正反響，它影響放大器的穩(wěn)定工作，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起振蕩，使放大器變成振蕩器，從而完全破壞了放大器的正常工作。因此，在正常工作中要保證放大器遠(yuǎn)離振蕩狀態(tài)而穩(wěn)定的工作?！?〕選擇性好，有一定的通頻帶?！?〕失真小，增益高，并且工作頻率變化時(shí)增益變動(dòng)不應(yīng)過(guò)大，工作頻率越高，晶體管的放大能力越小，增益越低。增益變化太大時(shí)，則靈敏度相差將很懸殊?！?〕噪聲系數(shù)小，盡量減小本級(jí)的內(nèi)部噪聲。圖3高頻放大電路R4、R5為三極管Q1的偏置電阻，以使其工作在放大區(qū)。VCC=12V，V(BR)>=VCC,輸出電壓:輸出功率：電容C1起隔直耦合作用，C3起隔直作用，Q2、Q3兩三極管構(gòu)成乙類(lèi)功率放大器，R7、R8的值都取1.0歐，負(fù)載R9為8.2歐，最終由R9輸出功率。由仿真結(jié)果得，放大器將電壓幅值放大20倍左右。圖4高頻放大電路仿真圖本振電路采用改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路。因?yàn)楸菊耠娐返妮敵鲱l率要與高頻放大電路的輸出信號(hào)進(jìn)展混頻，得到一個(gè)中頻信號(hào)。所以要求本振電路的輸出頻率必須很穩(wěn)定。所以采用石英晶體振蕩器。如果本振電路的輸出不穩(wěn)定，將引起變頻器輸出信號(hào)的大小改變，振蕩頻率的漂移將使中頻改變。振蕩器的振幅與振蕩管的特性以及反響電路的特性有關(guān)。圖5本振蕩回路電路回路諧振電容:由以上可知諧振頻率:對(duì)于提高振蕩電路的穩(wěn)定度有以下幾種方法：提高回路的Q值。Q值高，可使頻率穩(wěn)定?；芈稱(chēng)值主要由電感的Q值決定，故要提高電感的Q值。為此應(yīng)盡量減小損耗而加大特性電阻。不過(guò)，的提高有一定限制，L太大時(shí)，損耗也大，而且C太小時(shí)并聯(lián)在回路中散電容可與C相比擬，雜散電容將顯著影響頻率的穩(wěn)定?！?〕減小負(fù)載的影響。減小振蕩回路和負(fù)載間的耦合程度可減弱負(fù)載的影響，不過(guò)這時(shí)傳送到負(fù)載上的振蕩信號(hào)也小了，故振蕩要求更強(qiáng)。在振蕩器和負(fù)載之間加一級(jí)射極輸出器可改善負(fù)載對(duì)振蕩器的影響，因射極輸出器之輸入阻抗較高，隔離作用較好，同時(shí)不增加振蕩功率的要求。圖6本地振蕩仿真圖3.3混頻電路混頻器是一個(gè)變頻電路，一般用相乘器，高頻放大電路和本地振蕩電路的輸出信號(hào)加到混頻器的輸入端，得到一個(gè)差頻。調(diào)諧回路的輸出，進(jìn)入混頻級(jí)的是高頻調(diào)制信號(hào)，即載波與其攜帶的調(diào)制信號(hào)。經(jīng)過(guò)混頻，輸出載波的波形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號(hào)的形狀沒(méi)有變。通常將這個(gè)過(guò)程(混瀕和本振的作用)叫做變頻。從頻譜觀(guān)點(diǎn)上來(lái)看，混頻的作用就是將已調(diào)波的頻譜不失真的從的位置上，因此，混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路，可用相乘器和帶通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)這種搬移。如圖7所示:圖7頻譜電路混頻電路的原理是：把本機(jī)振蕩產(chǎn)生的高頻等幅振蕩信號(hào)f1，與輸入回路選擇出來(lái)的播送電臺(tái)的高頻已調(diào)波信號(hào)f2同時(shí)加到非線(xiàn)性元件的輸入端。利用元件的非線(xiàn)性作用〔晶體管的非線(xiàn)性作用〕進(jìn)展混頻?；祛l結(jié)果：輸出頻率為f1、f2以及頻率為f1+f2、f1－f2、……高次諧波等多種信號(hào)。在本次設(shè)計(jì)中我們采用晶體三極管混頻器，晶體三極管環(huán)型混頻器的優(yōu)點(diǎn)是工作頻帶寬，可到達(dá)幾千兆赫，噪聲系數(shù)低，混頻失真小，動(dòng)態(tài)范圍等，但其主要缺點(diǎn)就是沒(méi)有混頻增益。由于混頻器處于接收機(jī)的前端，它的噪聲電平上下對(duì)整機(jī)有較大的影響，因此要求混頻器的噪聲系數(shù)越小越好。圖8晶體管混頻電路圖9晶體管混頻電路仿真圖3.4二次混頻二次混頻原理與一次混頻一樣，我們將二次混頻本振頻率改為6.9MHz，輸入的是一次混頻輸出的頻率6.45MHz，所以經(jīng)混頻電路得到的頻率應(yīng)為450KHz的調(diào)制信號(hào)。圖10二次混頻電路圖11二次混頻仿真波形——雙失諧回路調(diào)頻信號(hào)的的解調(diào)稱(chēng)為頻率檢波，也稱(chēng)鑒頻，其作用是把包含在調(diào)頻信號(hào)頻率中的原調(diào)制信號(hào)檢出。調(diào)頻波經(jīng)兩個(gè)失諧回路轉(zhuǎn)換為兩個(gè)調(diào)幅-調(diào)頻波，再經(jīng)各自的包絡(luò)檢波器，得到兩反相的輸出信號(hào)，然后合成得到總的輸出信號(hào)。圖12斜率鑒頻器電路圖13斜率鑒頻器仿真波形3.6低頻放大電路從檢波器解調(diào)出的輸出信號(hào)一般很小，所以在輸出極一般采用低頻功率放大電路，把信號(hào)放大到所需要的大信號(hào)，然后再輸出。電路如圖14所示：圖14低頻放大電路圖15低頻放大仿真波形電壓增益Av根據(jù)虛短和虛斷的概念:由圖可知:由此可得增益：完畢語(yǔ)通過(guò)這次對(duì)調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的過(guò)程，也讓我了解了關(guān)于調(diào)頻接收機(jī)的原理與設(shè)計(jì)理念。實(shí)際接線(xiàn)中有著各種各樣的條件制約，不可能與理想情況完全一致，。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合